Circa 3,6 miliardi di anni fa, Marte avrebbe dovuto essere troppo freddo per l’acqua liquida, ma qualcosa ha fatto sì che i fiumi continuassero a scorrere.
Ecco perché nell’antico Marte scorrevano i fiumi
Un ricercatore potrebbe aver capito come Marte sia riuscito a sostenere fiumi e mari anche dopo che il pianeta aveva iniziato a raffreddarsi e la sua atmosfera a diventare sottile, e tutto questo grazie a un ciclo di acqua e anidride carbonica.
Sappiamo da prove geologiche e mineralogiche che, circa quattro miliardi di anni fa, il Pianeta Rosso era caldo e umido abbastanza da avere molta acqua liquida sulla sua superficie, dai fiumi e laghi a un vasto mare settentrionale. Questo periodo copre due ere geologiche:
il Noachiano, che è durato da 4,1 a 3,7 miliardi di anni fa, e l’Esperiano, che è durato da 3,7 a circa 3 miliardi di anni fa. Il Noachiano è caratterizzato da condizioni più calde, ma nelle sue ultime fasi il pianeta avrebbe dovuto iniziare a raffreddarsi poiché perdeva costantemente la sua atmosfera nello Spazio.
Eppure ci sono ancora prove di canali fluviali e mari risalenti al tardo Noachiano e all‘era Esperiana. Gli scienziati sono rimasti perplessi su come Marte potesse essere ancora umido in quel periodo, e una teoria è che il Pianeta Rosso abbia sperimentato un periodo inspiegabile di riscaldamento globale.
Lo studio
Il ricercatore Peter Buhler del Planetary Science Institute in Arizona potrebbe aver risolto il problema, grazie alla sua modellizzazione del ruolo del ghiaccio di anidride carbonica che si è depositata sulla calotta polare sud.
Il modello: “Descrive le origini delle principali caratteristiche del paesaggio su Marte, come il lago più grande, le valli più grandi e il sistema esker più grande, in modo autoconsistente“, ha affermato Buhler: “E si basa solo su un processo che vediamo oggi, che è semplicemente l’anidride carbonica che collassa dall’atmosfera“. Gli esker sono lunghe creste ghiaiose lasciate dal corso d’acqua e la loro presenza nei pressi del polo sud è un importante indizio su come si sono svolti gli eventi sul Pianeta Rosso.
Durante l’inverno marziano, uno strato di ghiaccio di anidride carbonica si deposita in cima alle calotte polari di ghiaccio d’acqua. Mentre è solo uno strato sottile sulla calotta polare nord, la calotta polare sud ne ha molto di più, con uno strato permanente di ghiaccio di anidride carbonica spesso 8 metri, con altro aggiunto in inverno. Questa anidride carbonica aggiuntiva è normalmente rinchiusa nel terriccio marziano, ma durante quella che passa come estate marziana può sublimare nell’atmosfera ed essere trasportata al polo invernale.
Buhler ha voluto verificare quale effetto ha avuto questo processo 3,6 miliardi di anni fa, durante il primo periodo dell’Esperiano, quando l’atmosfera, nonostante avesse iniziato a fuoriuscire nello Spazio dopo che il campo magnetico di Marte che aveva tenuto lontano il vento solare, era ancora molto più spessa di oggi. Lo studioso ha scoperto che uno strato di ghiaccio di anidride carbonica spesso 650 metri si sarebbe depositato sulla calotta polare sud del Pianeta Rosso ogni inverno.
L’anidride carbonica ha fatto due cose: innanzitutto ha agito come isolante, impedendo al calore che fuoriusciva dall’interno del pianeta di riversarsi al polo sud. Ha anche aggiunto peso e pressione sulla calotta glaciale. Combinati, questi effetti hanno portato a temperature e pressioni alla base della calotta glaciale che hanno permesso al ghiaccio lì presente di sciogliersi e formare una pozza d’acqua.
Alla fine, per molti inverni, il ghiaccio d’acqua e il ghiaccio di anidride carbonica hanno continuato a congelarsi sulla calotta glaciale mentre, sotto, l’acqua liquida si è accumulata a una tale quantità che ha iniziato a fuoriuscire dai lati della calotta glaciale. Una volta esposta all’aria fredda, l’acqua liquida si congelerebbe come permafrost. L’acqua liquida arebbe continuato a formarsi dietro il ghiaccio, cercando vie di fuga.
“L’unica via rimasta all’acqua per passare è attraverso l’interfaccia tra la calotta glaciale e la roccia sottostante“, ha spiegato Buhler: “Ecco perché sulla Terra si vedono fiumi uscire da sotto i ghiacciai invece di defluire semplicemente nel terreno”.
I fiumi si sarebbero comunque ghiacciati quando sarebbero emersi in superficie, ma il volume d’acqua era tale che avrebbe continuato a scavare sotto questo ghiaccio, che alla fine avrebbe formato uno strato ghiacciato sui fiumi spesso decine di metri. I fiumi stessi di Marte erano profondi solo un metro o poco più, ma erano lunghi, e si estendevano per migliaia di chilometri dal polo sud.
È qui che entrano in gioco gli esker. Sono i resti di questi lunghi fiumi subglaciali e molti sono stati trovati estendersi radialmente lontano dalla regione polare meridionale. Ancora oggi, possiamo vedere i resti di quattro grandi canali fluviali di Marte che scorrono in Argyre Planitia, un enorme bacino d’impatto largo 1.700 chilometri e profondo 5,2 chilometri.
Nel corso di milioni di anni, i fiumi subglaciali hanno riempito Argyre di acqua, formando un oceano grande quanto il Mediterraneo. E, nel corso di quei milioni di anni, l’acqua di disgelo ha continuato a scorrere, causando episodicamente lo straripamento di Argyre e l’inondazione delle pianure settentrionali di Marte.
“Questo è il primo modello che produce abbastanza acqua da superare Argyre“, ha aggiunto Buhler: “È anche probabile che l’acqua di disgelo, una volta a valle, sia sublimata di nuovo nell’atmosfera prima di essere restituita alla calotta polare sud, perpetuando un ciclo idrologico dal polo all’equatore che potrebbe aver giocato un ruolo importante nell’enigmatico impulso di attività idrologica in fase avanzata di Marte”.
Alla fine, Marte è diventato troppo freddo perché anche questo processo di fusione dell’acqua possa avere luogo. Di recente si è sostenuto che esiste ancora un lago sotterraneo sotto la calotta polare sud oggi, ma questa idea ha sollevato notevoli dubbi.
Conclusioni
Quello che è interessante nel modello di Buhler è che non ha bisogno di mettere in atto alcun riscaldamento inspiegato per giustificare le prove dell’acqua che vediamo: è letteralmente lo stesso ciclo dell’anidride carbonica che vediamo oggi su Marte. Sfortunatamente, il Pianeta Rosso è diventato così freddo, con così poca anidride carbonica disponibile, che i giorni dell’acqua liquida diffusa sono finiti da miliardi di anni.
La ricerca di Buhler è stata pubblicata sul Journal of Geophysical Research: Planets.
